Tartalom

• Mire jó a kvantumszámítógépek?
• Mit jelent a kvantum fölény a biztonság szempontjából?
• Kérdések a Google kvantum-fölény-állításaival kapcsolatban

A múlt héten a Google kutatói azt állították, hogy elérték a „kvantum-fölényt”, mondja a Financial Times. A Google papírt röviden közzétették egy NASA webhelyen, mielőtt eltávolítják. A kutatók azt állítják, hogy a saját kvantumszámítógépükkel túlteljesítették a mai legerősebb klasszikus szuperszámítógépet - az úgynevezett Summitot.

Ez az úgynevezett kvantum-fölényesség - más szavakkal, amikor egy kvantumszámítógép gyorsabbnak bizonyul egy adott feladatnál, mint egy klasszikus számítógép. A cikk szerint a Google 53 kvbitos Sycamore rendszere három perc és 20 másodperc alatt képes elvégezni ezt a konkrét számítást. A csúcstalálkozó szuperszámítógépének kb. 10 000 évre lenne szüksége ugyanazon funkció elvégzéséhez.

A kvantum felettség elérését eredetileg 2017 végére jósolták meg. A Google 72 bites Bristlecone számítógépe (a fenti képen) azonban elég nehéznek bizonyult ahhoz, hogy elegendő pontossággal ellenőrizze. Ehelyett az áttörés a kisebb, 53 bites Sycamore rendszerből származik.

Mire jó a kvantumszámítógépek?

A hagyományos számítógépekkel ellentétben, amelyek 1 vagy 0 bittel működnek, a kvantumszámítógépek „kviteket” használnak az értékek tárolására. Egy kbit vagy kvantum bit egy kétállapotú kvantum-mechanikus rendszer. Titokzatos tulajdonsága, hogy képes egyszerre 1 és 0 állapotok superpozíciójára is. Ez az állapot azonban a mérés során összeomlik.

A kvantum számítógépek hasonló hardver kapukkal készülnek, mint a klasszikus számítógépek, a NOT és az AND kapu ekvivalensekkel a matematikai függvények építéséhez. A kvantumkimenetek azonban önmagában valószínűsíthetőek, azaz ellenőrizni kell a pontosságot és a hibákat ki kell javítani. A kvótaszámítás részben nem is nézhet anélkül, hogy a kimenetet tönkretenné a szuperpozíció miatt.

A szuperpozíció és a valószínűség a kulcsok, amelyek a kvantumszámítógépeket hasznosítják bizonyos matematikai feladatok elvégzéséhez. A kvitek számának növelése lehetővé teszi a lehetőségek millióinak szinte azonnali kiszámítását. A felhasználás magában foglalja a hatalmas számok faktoringát, a Fourier-transzformációk kiszámítását és a lineáris egyenletek megoldását. A kvantum számítógépek természetüknél fogva nagyon speciálisak. Valójában nem jönnek sok olyan alapvető számításhoz, amelyet a kézi számítógépünk minden nap elvégz.

Mit jelent a kvantum fölény a biztonság szempontjából?

Bármennyire furcsa is a kvantumszámítógépek, a számítástechnika bizonyos területein nagyon érdekes alkalmazásokkal rendelkeznek - különösen azokban, amelyek ismételt, összetett matematikai műveleteket foglalnak magukban, például meteorológiát, kémiai és fizikai modellezést és kriptográfiát.

Ez utóbbi gyakran embereket kísért. A kvantumszámítógépek egyszerre sok matematikai permutáción futhatnak át, és elméletben a jelenlegi számítógépeknek csak egy töredékét kell megtörniük a közös titkosítási szabványok megtöréséhez. Csak napok vagy órák, nem pedig több élettartam. Egy nap új kriptográfiai protokollokra lehet szükség a nagyon érzékeny információkhoz, hogy megakadályozzák a kvantumszámítógépek általi repedéseket.

A titkosítási szabványokat javítani kell a kereskedelmi kvantumszámítógépek nyomán.

Hasonlóképpen, hasonló algoritmusokat használnak a jelenlegi kriptovaluta-piacon a pénztárcák rögzítésére és a tranzakciók legitimitásának ellenőrzésére. Nincs jele annak, hogy még a Google számítógépe is képes-e feltörni ezeket a titkosítási típusokat. A kvantumszámítási teljesítmény exponenciális növekedésének veszélye azonban ezt egyértelmű lehetőséggé teszi a következő években.

Szerencsére a kvantumszámítógépek még messze vannak a kereskedelmi életképességtől. Még mindig a fejlesztési szakaszban vannak, és sokkal valószínűbb, hogy kutatásokra használják őket, mint a nyilvános jelszavak törésére. Akárhogy is, a titkosítási szabványoknak javítaniuk kell a repedések életképességének megakadályozására és megakadályozására a közeljövőben.

Kérdések a Google kvantum-fölény-állításaival kapcsolatban

Noha a Google nagy áttörésként a kvantitatív fölényt állítja, néhány riválisa kevésbé van meggyőződve az eredmény érdemeiről. A „kvantum-fölényesség” kifejezés azt sugallja, hogy a kvantumszámítógépek sokkal hatékonyabbak és hasznosabbak, mint a klasszikus számítógépek, de ez minden bizonnyal vitatott igény.

Dario Gil, az IBM kutatásvezetője (a kvantumszámítási térség egyik fő riválisa) a Google állításait „egyszerűen rossznak” nevezi. Gil megjegyzi, hogy a kutatás csak „laboratóriumi kísérlet, amelynek célja lényegében - és szinte minden bizonnyal kizárólag - megvalósítása. nagyon specifikus kvantummintavételi eljárás gyakorlati alkalmazások nélkül. ”Más szavakkal, a Google kutatása egy nagyon szűk típusú számítástechnikára összpontosít, amely keveset derít fel a számítógép szélesebb körű képességeiről.

Kvantumfelhasználat - amikor egy kvantumszámítógép felülmúlja a klasszikus számítógépet egy adott feladathoz.

Chad Rigetti, az IBM volt ügyvezetõje azonban a bejelentést „nagy pillanatnak az emberek és a tudomány számára”. Daniel Lidar, a dél-kaliforniai egyetem mérnöki professzora rámutatott a Google áttörésének mértékére. A vállalat csökkentette a qubit-interferenciát - úgynevezett „áthallás” -, amely jelentősen csökkenti a számítógép hibaarányát a riválisához képest.

Ennek az a következménye, hogy a Google most az alacsonyabb hibaszámoknak köszönhetően képes méretezni kvantumszámítógépeinek méretét. Több alacsony hibával rendelkező kvbit exponenciálisan növeli a kvantumszámítógépek feldolgozási teljesítményét, sokkal életképesebbé téve őket a komplex problémamegoldásban. Ennek ellenére még mindig sokkal több tennivaló van a programozhatósággal kapcsolatban.

Végső soron a kvantumszámítógépek csak korlátozott feladatokhoz hasznosak. Drága az építés, a futtatás és a programozás. Ez a komplexitás azt jelenti, hogy valószínűleg csak ritkán használják őket nagyon specifikus feladatok elvégzésére. Bár ez nem csökkenti a Google kvantum-fölényének mérföldkövét és azt a tényt, hogy a kvantumszámítás évente egyre életképesnek tűnik.